KR100612153B1 - Apparatus for estimating frequency offset in wireless packet communication system and method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 근거리 무선 패킷 통신 시스템을 위한 주파수 오프셋 추정 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 이 주파수 오프셋 추정 장치 및 방법은 CCK 방식의 무선 LAN 시스템을 위한 주파수 오프셋 추정시, 먼저 다중경로로 수신되는 신호로부터 해당 경로별로 복수 개의 심볼을 추출하고, 추출된 인접 심볼간에 추정된 위상차에 따라 추정되는 주파수 오프셋으로 수신 신호에 대해 대략적인(coarse) 보상을 수행한다. 그 후, 대략적으로 주파수 오프셋이 보상된 신호로부터 해당 경로별로 복수 개의 심볼을 추출하고, 위상차 심볼 추정 간격 개수만큼의 인접 심볼간에 추정된 위상차에 따라 추정되는 주파수 오프셋으로 상기 대략적으로 주파수 오프셋이 보상된 신호에 대해 미세한(fine) 보상을 수행한다. 본 발명에 따르면, CCK 방식의 무선 LAN 시스템의 수신기에서의 정확한 신호 복조 과정에서 성능을 유지할 수 있고, 구현의 복잡도를 간소화시킬 수 있다.The present invention relates to an apparatus and method for frequency offset estimation for a short range wireless packet communication system. In the frequency offset estimation apparatus and method for frequency offset estimation for a CCK wireless LAN system, first, a plurality of symbols are extracted for each corresponding path from a signal received in a multipath, and estimated according to the estimated phase difference between the extracted adjacent symbols. Coarse compensation is performed on the received signal with the frequency offset. Thereafter, a plurality of symbols are extracted for each corresponding path from a signal that is approximately compensated for the frequency offset, and the approximately frequency offset is compensated with a frequency offset estimated according to the estimated phase difference between adjacent symbols by the number of phase difference symbol estimation intervals. Perform fine compensation on the signal. According to the present invention, performance can be maintained in the accurate signal demodulation process in the receiver of the CCK-type wireless LAN system, and the complexity of the implementation can be simplified.

무선통신 시스템, 주파수 오프셋 추정, CCK, 대략 추정, 미세 추정, 근거리 무선 패킷 통신 시스템Wireless communication system, frequency offset estimation, CCK, coarse estimation, fine estimation, short range wireless packet communication system

Description

근거리 무선 패킷 통신 시스템을 위한 주파수 오프셋 추정 장치 및 그 방법 {APPARATUS FOR ESTIMATING FREQUENCY OFFSET IN WIRELESS PACKET COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD THEREOF}Apparatus and method for frequency offset estimation for short range wireless packet communication system {APPARATUS FOR ESTIMATING FREQUENCY OFFSET IN WIRELESS PACKET COMMUNICATION SYSTEM AND METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CCK(Complementary Code Keying) 방식의 무선 LAN 시스템에서 복조기 구조 및 주파수 오프셋 추정기의 위치 및 기능을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the structure and position of the demodulator structure and the frequency offset estimator in a wireless LAN system of the CCK (Complementary Code Keying) method according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 송신 신호 및 채널을 고려한 주파수 오프셋에 의한 수신 신호 모델을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram illustrating a received signal model based on a frequency offset in consideration of a transmission signal and a channel according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CCK 방식의 무선 LAN 시스템을 위한 주파수 오프셋 추정기의 구조를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a structure of a frequency offset estimator for a CCK wireless LAN system according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 CCK 방식의 무선 LAN 시스템을 위한 주파수 오프셋 추정 알고리즘의 성능 분석도이다.4 is a performance analysis diagram of a frequency offset estimation algorithm for a CCK wireless LAN system according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 근거리 무선 패킷 통신 시스템을 위한 주파수 오프셋 추정 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, CCK(Complementary Code Keying) 방 식의 무선 LAN 시스템에서 대략 추정 및 미세 추정으로 이루어지는 2단계의 주파수 오프셋 추정 방식으로 주파수 오프셋을 추정하는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for frequency offset estimation for a short range wireless packet communication system. More specifically, the present invention relates to a frequency offset of two stages consisting of rough estimation and fine estimation in a wireless LAN system of CCK (Complementary Code Keying). An apparatus and method for estimating a frequency offset in an estimation method.

무선 통신은 사용자의 이동성과 시스템 유연성, 주파수 무료 사용 그리고 고속 데이터 전송의 특징으로 인해 최근 급속히 발전하고 있다. 무선 시스템은 사용 범위에 따라 LAN과 WAN으로 구분 할 수 있으며, 최근 노트북이나 PDA(Personal Digital Assistants)의 보급 확산은 무선 LAN의 필요성을 증가시키고 있다. 무선 LAN의 표준으로 1992년 유럽에서 제정 한 HiperLAN(High Performance Local Area Network) 계열과 1997년 IEEE 최종 초안(draft)이 승인된 이후 802.11b, 802.11a, 802.11g로 진화하고 있는 IEEE 802.11 계열이 있다.Wireless communication is rapidly evolving in recent years due to user mobility, system flexibility, frequency free use and high speed data transmission. Wireless systems can be classified into LANs and WANs according to their range of use. Recently, the spread of laptops and PDAs (Personal Digital Assistants) has increased the need for wireless LANs. HiperLAN (High Performance Local Area Network) series established in Europe in 1992 as a standard for wireless LAN and IEEE 802.11 series which have been evolving to 802.11b, 802.11a, and 802.11g since the IEEE final draft was approved in 1997. .

이러한 IEEE 802.11 계열은 MAC(Medium Access Control) 레이어를 공유하고 멀티미디어 서비스를 위해 다양한 데이터 전송률을 지원함으로써, 현재 무선 LAN 제품의 표준으로 각광 받고 있다. 802.11b 규격은 2.4㎓ ISM 대역에서 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)와 CCK(Complementary Code Keying)를 사용하여 최대 11Mbps를 지원하는 단일 반송파(single carrier) 시스템으로 현재 무선 LAN 제품의 주류를 이루고 있으며, 802.11a는 5GHz U-NII 대역에서 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 적용하여 54Mbps까지 고속의 다양한 데이터 전송률을 지원하는 다중 반송파(multi-carrier) 시스템이다. 현재 논의가 진행 중인 802.11g 표준은 기저 대역측면에서 보면 802.11 DSSS, 802.11b, 그리고 802.11a의 기능을 통합한 것으로 볼 수 있다. 즉, 802.11b와 호환성을 위해 2.4㎓ ISM 대역을 사용하고, 전송 모드로는 DSSS, CCK, PBCC, OFDM, DSSS-OFDM 등 을 지원하며, 54Mbps 고속 데이터 전송이 가능하다.The IEEE 802.11 series is emerging as a standard for wireless LAN products by sharing a medium access control (MAC) layer and supporting various data rates for multimedia services. The 802.11b specification is the single-carrier system that supports up to 11 Mbps using Direct Sequence Spread Spectrum (DSSS) and Complementary Code Keying (CCK) in the 2.4 ㎓ ISM band. a is a multi-carrier system supporting various data rates of up to 54 Mbps by applying Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) in the 5 GHz U-NII band. The 802.11g standard, currently under discussion, can be viewed as a baseband aspect that incorporates the features of 802.11 DSSS, 802.11b, and 802.11a. In other words, 2.4GHz ISM band is used for compatibility with 802.11b, DSSS, CCK, PBCC, OFDM, DSSS-OFDM, etc. are supported as transmission mode, and 54Mbps high speed data transmission is possible.

오늘날 차세대 고속 무선 LAN 표준으로 802.11a와 802.11g중 어느 것이 될 것 인가에 많은 논의가 진행 중이지만, 현재 무선 LAN의 주류를 이루는 802.11b와 호환성에서 장점을 지닌 802.11g를 예상하며 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.While much discussion is underway today on whether 802.11a or 802.11g will be the next-generation high-speed wireless LAN standard, many studies have anticipated 802.11g, which has advantages in compatibility with 802.11b, the mainstream of wireless LAN. It's going on.

한편, 종래 기술로서, 1995년에 T. Pollet 등에 의해 "BER Sensitivity of OFDM systems to carrier frequency offset and Wiener phase noise"라는 명칭의 논문이 IEEE Trans. On Commun.지 Vol. 34에 게재되었다. 이 논문에 따르면, OFDM 시스템에서 주파수 오프셋 검출을 위해서, 주파수 오프셋이 매우 작다는 가정 하에 해석을 이용하는 방법으로 구성되며, OFDM WLAN 시스템에서 적용할 수 있다.On the other hand, as a prior art, in 1995, a paper entitled "BER Sensitivity of OFDM systems to carrier frequency offset and Wiener phase noise" by T. Pollet et al. On Commun.G Vol. Was published on 34. According to this paper, for frequency offset detection in an OFDM system, the method uses an analysis under the assumption that the frequency offset is very small and can be applied in an OFDM WLAN system.

보다 구체적으로, 상기 논문에 따르면, 송신단에서 생성된 신호는 다중경로 채널과 AWGN(Additive White Gaussian Noise) 채널을 통해 수신단에 수신되는데, 상기 수신 신호는 오정합 에뮬레이터(Mismatch Emulator)를 통해 정규화된 임의의 주파수 오프셋으로 왜곡되며, 상기 임의의 주파수 오프셋으로 왜곡된 신호의 주파수 오프셋을 짧은 프리앰블과 긴 프리앰블을 이용한 주파수 오프셋 추정기(Frequency Offset Estimator)를 통해 추정하게 된다. 이때, 주파수 오프셋 동기(Synchronization)는 대략(Coarse) 주파수 오프셋 추정 방식과 미세(Fine) 주파수 오프셋 추정 방식의 두 부분으로 나누어지며, 상기 주파수 오프셋 초기 동기의 성능은 시험 상에서 주어진 주파수 오프셋과 추정된 주파수 오프셋 간의 MSE(Mean Square Error)로 평가될 수 있으며, 여기서, 상기 주파수 오프셋 초기 동 기의 성능을 분석할 때에는 주파수 오프셋 추정시의 이동평균 횟수가 중요한 역할을 한다. 상기 논문에서는 이러한 주파수 오프셋에 대한 해석적 방법을 제시하고, 상기 주파수 오프셋이 매우 작다는 가정 하에 해석을 이용한 간단한 기법을 제시하고 있다.More specifically, according to the above paper, a signal generated at the transmitter is received at the receiver through a multipath channel and an additive white gauge noise (AWGN) channel, and the received signal is randomly normalized through a mismatch emulator. The frequency offset of the signal that is distorted at the frequency offset of and is distorted by the arbitrary frequency offset is estimated by a frequency offset estimator using a short preamble and a long preamble. In this case, the frequency offset synchronization is divided into two parts, a coarse frequency offset estimation method and a fine frequency offset estimation method, and the performance of the frequency offset initial synchronization is a given frequency offset and estimated frequency in a test. It can be evaluated as Mean Square Error (MSE) between offsets. Here, the number of moving averages during frequency offset estimation plays an important role in analyzing the performance of the initial frequency offset synchronization. In this paper, we propose an analytical method for this frequency offset and a simple technique using analysis under the assumption that the frequency offset is very small.

한편, CCK(complementary code keying)는 5.5 및 11 Mbps 속도의 802.11b 무선 랜 표준에서 사용되는 DSSS 코딩 방식이다. 보다 느린 1~2 Mbps 규격은 바커 (Barker) 코딩을 사용하며, 상기 바커 코딩이 오직 한 개의 코딩 패턴을 제공하는데 비해, CCK는 최대 64개를 제공하고, 서로 다른 여러 개의 코드를 사용하여 중첩 전송을 하는 CDMA와는 달리, CCK는 더 많은 량의 데이터를 TDM 방식으로 직렬 전송하기 위해 여러 개의 다른 코드를 사용한다.On the other hand, CCK (complementary code keying) is a DSSS coding scheme used in the 802.11b WLAN standards of 5.5 and 11 Mbps. The slower 1 to 2 Mbps specification uses Barker coding, which provides up to 64 CCKs and overlaps transmissions using multiple different codes, whereas Barker coding provides only one coding pattern. Unlike CDMA, which uses CMC, CCK uses several different codes to serially transmit a larger amount of data in a TDM manner.

이러한 상기 CCK 방식의 시스템 역시 다른 무선 통신 시스템의 경우와 마찬가지로 송신단과 수신단에서의 반송파 주파수의 차이로 인한 성능 저하를 일으킨다. 즉, 반송파 주파수의 오프셋으로 인한 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio; SNR) 감소가 발생하여 그로 인한 성능 저하를 일으킨다. 또한, 송신단과 수신단에서의 샘플링 주파수(Sampling Frequency) 차이로 인해 샘플링 시점의 오차인 오프셋을 발생시키는데, 이것은 CCK 방식 시스템의 성능 저하를 일으킨다. 따라서 수신단에서는 반송파 주파수 및 샘플링 주파수의 오프셋을 추정하여 그에 따른 보상 작업을 해야만 한다는 문제점이 있다.Like the other wireless communication systems, the CCK system also causes performance degradation due to differences in carrier frequencies at the transmitter and the receiver. That is, a signal-to-noise ratio (SNR) decrease occurs due to the offset of the carrier frequency, resulting in performance degradation. In addition, due to the difference in the sampling frequency (sampling frequency) at the transmitting end and the receiving end generates an offset that is an error in the sampling time, which causes a performance degradation of the CCK system. Therefore, there is a problem in that the receiver must estimate the offset of the carrier frequency and the sampling frequency and perform compensation accordingly.

다시 말하면, 상기 CCK 방식의 무선 LAN 시스템의 송신기와 수신기는 동일한 주파수를 발생하는 발진기(Oscillator)를 동작시키지만, 실제 송/수신 과정에서는 송/수신기간 주파수 오프셋이 발생할 수 있다. 또한, 페이딩 채널에서의 도플러 천이(Doppler shift) 효과에 의해서도 주파수 오프셋이 발생할 수 있는데, 이러한 주파수 오프셋은 수신기에서의 정확한 신호 복조 과정에서 성능을 열화시킬 수 있다는 문제점이 있다.In other words, although the transmitter and the receiver of the CCK wireless LAN system operate an oscillator generating the same frequency, the frequency offset may occur during the actual transmission / reception process. In addition, a frequency offset may also occur due to a Doppler shift effect in a fading channel. This frequency offset may degrade performance during accurate signal demodulation in a receiver.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 CCK 방식의 무선 LAN 시스템의 송수신 과정에서 발생하는 주파수 오프셋과 페이딩 채널에서의 도플러 천이 효과에 의해서 발생하는 주파수 오프셋이 수신기에서의 정확한 신호 복조 과정에서 성능을 열화시킬 수 있는데, 이를 극복하고 복조 과정의 성능을 유지하며, 구현의 복잡도를 간소화시킬 수 있는 근거리 무선 패킷 통신 시스템을 위한 주파수 오프셋 추정 장치 및 그 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention for solving the above problems is that the frequency offset generated during the transmission and reception of the CCK wireless LAN system and the frequency offset caused by the Doppler transition effect on the fading channel are used to improve the performance of the signal demodulation in the receiver. The present invention provides a frequency offset estimation apparatus and method for short-range wireless packet communication systems capable of deteriorating, maintaining the performance of the demodulation process, and simplifying the implementation complexity.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징에 따른 주파수 오프셋 추정 방법은,Frequency offset estimation method according to an aspect of the present invention for achieving the above object,

CCK(Complementary Code Keying) 방식의 무선 LAN 시스템을 위한 주파수 오프셋 추정 방법으로서,A frequency offset estimation method for a CCL (Complementary Code Keying) wireless LAN system,

a) 다중경로로 수신되는 신호로부터 해당 경로별로 복수 개의 심볼을 추출하고, 상기 추출된 인접 심볼간에 추정된 위상차에 따라 추정되는 주파수 오프셋으로 상기 수신 신호에 대해 제1 단의 보상을 수행하는 단계; 및 b) 상기 제1 단의 보상이 수행된 신호로부터 해당 경로별로 복수 개의 심볼을 추출하고, 위상차 심볼 추정 간격 개수만큼의 인접 심볼간에 추정된 위상차에 따라 추정되는 주파수 오프셋으로 상기 제1 단의 보상이 수행된 신호에 대해 미세한(fine) 보상을 수행하는 단계를 포함한다.a) extracting a plurality of symbols for respective paths from a signal received in a multipath, and performing a first stage compensation on the received signal with a frequency offset estimated according to an estimated phase difference between the extracted adjacent symbols; And b) extracting a plurality of symbols for each corresponding path from the signal on which the compensation of the first stage is performed, and compensating the first stage with a frequency offset estimated according to the estimated phase difference between adjacent symbols by the number of phase difference symbol estimation intervals. Performing fine compensation on this performed signal.

여기서, 상기 a) 단계는, 상기 수신 신호의 프리앰블 구간에 대해 해당 경로별로 심볼을 추출하는 단계; 해당 경로별로 추출된 상기 복수 개의 심볼에 대해 인접 심볼간 복소수 위상차를 구하는 단계; 상기 해당 경로의 심볼간 복소수 위상차의 합을 각각 구하는 단계; 전체 경로에 대해 심볼간 위상차의 합의 평균을 구하는 단계; 상기 복소수 위상차의 평균값으로부터 위상차를 추정하는 단계; 상기 추정한 위상차를 주파수 오프셋으로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 주파수 오프셋을 통해 상기 수신 신호에 대해 보상을 수행하는 단계를 포함한다.Here, the step a) may include extracting a symbol for each corresponding path in the preamble section of the received signal; Obtaining a complex phase difference between adjacent symbols of the plurality of symbols extracted for each path; Obtaining a sum of complex phase differences between symbols of the corresponding paths; Obtaining an average of a sum of phase differences between symbols over an entire path; Estimating a phase difference from the average value of the complex phase difference; Converting the estimated phase difference into a frequency offset; And performing compensation on the received signal through the converted frequency offset.

또한, 상기 b) 단계는, 상기 제1 단의 주파수 오프셋이 보상된 신호에 대하여, 해당 경로별로 심볼을 추출하는 단계; 상기 심볼을 추출한 후, 상기 위상차 추정 심볼 간격 개수만큼 인접 심볼간 복소수 위상차를 구하는 단계; 상기 위상차 추정 심볼 간격 개수만큼 해당 경로의 심볼간 복소수 위상차의 합을 각각 구하는 단계; 전체 경로에 대해 위상차 추정 심볼 간격 개수만큼 심볼간 위상차의 합의 평균을 구하는 단계; 상기 복소수 위상차의 평균값으로부터 위상차를 추정하는 단계; 추정한 위상차를 주파수 오프셋으로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 주파수 오프셋을 통해 상기 제1 단의 주파수 오프셋이 보상된 신호에 대하여 보상을 수행하는 단계를 포함한다.Also, the step b) may include extracting a symbol for each corresponding path with respect to the signal whose frequency offset of the first stage is compensated for; Extracting the symbol and obtaining a complex phase difference between adjacent symbols by the number of phase difference estimation symbol intervals; Obtaining a sum of complex phase differences between symbols of a corresponding path by the number of phase difference estimation symbol intervals; Calculating an average of a sum of phase differences between symbols by the number of phase difference estimated symbol intervals for the entire path; Estimating a phase difference from the average value of the complex phase difference; Converting the estimated phase difference into a frequency offset; And compensating for a signal whose frequency offset of the first stage is compensated through the converted frequency offset.

또한, 상기 추출되는 심볼은 해당 경로별로 역확산 과정에 의해 심볼이 추출 되는 것을 특징으로 한다.In addition, the extracted symbol is characterized in that the symbol is extracted by a despreading process for each corresponding path.

또한, 상기 위상차의 합은 프리앰블 구간의 DBSPK(Differential BPSK) 심볼간 위상차의 합인 것을 특징으로 한다.The sum of the phase differences may be a sum of phase differences between differential BPSK (DBSPK) symbols in a preamble period.

또한, 상기 a) 단계에서의 추정 심볼 수보다 상기 b) 단계에서의 추정 심볼 수가 더 큰 것을 특징으로 한다.In addition, the estimated number of symbols in the step b) is larger than the estimated number of symbols in the step a).

또한, 상기 b) 단계에서, 상기 위상차 추정 심볼 간격의 값에 따라 상기 위상차의 평균 회수가 조절되는 것을 특징으로 한다.Further, in the step b), the average number of the phase difference is adjusted according to the value of the phase difference estimation symbol interval.

본 발명의 다른 특징에 따른 주파수 오프셋 추정 장치는,Frequency offset estimation apparatus according to another aspect of the present invention,

CCK(Complementary Code Keying) 방식의 무선 LAN 시스템을 위한 주파수 오프셋 추정 장치로서,A frequency offset estimation apparatus for a wireless LAN system of CCK (Complementary Code Keying) method,

다중경로로 수신되는 신호로부터 해당 경로별로 복수 개의 심볼을 추출하고, 상기 추출된 인접 심볼간에 추정된 위상차에 따라 추정되는 주파수 오프셋으로 상기 수신 신호에 대해 보상을 수행하는 제1 단의 주파수 오프셋 추정부; 및 상기 제1 단의 주파수 오프셋 추정부에서 주파수 오프셋이 보상된 신호로부터 해당 경로별로 복수 개의 심볼을 추출하고, 위상차 심볼 추정 간격 개수만큼의 인접 심볼간에 추정된 위상차에 따라 추정되는 주파수 오프셋으로 상기 제1 단의 주파수 오프셋 추정부에서 주파수 오프셋이 보상된 신호에 대해 보상을 수행하는 제2 단의 주파수 오프셋 추정부를 포함한다.A frequency offset estimator of a first stage that extracts a plurality of symbols for each path from a signal received in a multipath and compensates the received signal with a frequency offset estimated according to the estimated phase difference between the extracted adjacent symbols. ; And extracting a plurality of symbols for each corresponding path from the signal whose frequency offset is compensated by the frequency offset estimator of the first stage, and using the frequency offset estimated according to the estimated phase difference between adjacent symbols by the number of phase difference symbol estimation intervals. The frequency offset estimator of the first stage includes a frequency offset estimator of the second stage that compensates for the signal whose frequency offset is compensated.

여기서, 상기 제1 단의 주파수 오프셋 추정부는, 상기 수신 신호의 프리앰블 구간에 대해 해당 경로별로 추출하는 심볼 추출기; 해당 경로별로 추출된 소정 개수의 심볼에 대해 인접 심볼간 복소수 위상차를 구하는 위상 보정기; 상기 해당 경로의 심볼간 복소수 위상차의 합을 각각 구하는 위상차 합산기; 전체 경로에 대해 심볼간 위상차의 합의 평균을 구하는 위상차 평균기; 상기 복소수 위상차의 평균값으로부터 위상차를 추정하는 위상차 검출기; 상기 추정한 위상차를 주파수 오프셋으로 변환하는 주파수 추정기; 및 상기 변환된 주파수 오프셋을 통해, 상기 수신 신호에 대해 주파수 오프셋을 보상하는 주파수 오프셋 보상기를 포함한다.Here, the frequency offset estimation unit of the first stage, the symbol extractor for extracting for each path of the preamble section of the received signal; A phase corrector for obtaining a complex phase difference between adjacent symbols for a predetermined number of symbols extracted for each path; A phase difference adder for respectively calculating the sum of the complex phase differences between symbols of the corresponding paths; A phase difference averager for obtaining an average of a sum of phase differences between symbols over an entire path; A phase difference detector for estimating a phase difference from the average value of the complex phase differences; A frequency estimator for converting the estimated phase difference into a frequency offset; And a frequency offset compensator configured to compensate for the frequency offset with respect to the received signal through the converted frequency offset.

또한, 상기 제2 단의 주파수 오프셋 추정부는, 상기 제1 단의 주파수 오프셋 추정부에서 주파수 오프셋이 보상된 신호에 대하여, 해당 경로별로 심볼을 추출하는 심볼 추출기; 상기 심볼을 추출한 후, 상기 위상차 추정 심볼 간격 개수만큼 인접 심볼간 복소수 위상차를 구하는 위상 보정기; 상기 위상차 추정 심볼 간격 개수만큼 해당 경로의 심볼간 복소수 위상차의 합을 각각 구하는 위상차 합산기; 전체 경로에 대해 위상차 추정 심볼 간격 개수만큼 심볼간 위상차의 합의 평균을 구하는 위상차 평균기; 상기 복소수 위상차의 평균값으로부터 위상차를 추정하는 위상차 검출기; 상기 추정한 위상차를 주파수 오프셋으로 변환하는 주파수 추정기; 및 상기 변환된 주파수 오프셋을 통해, 상기 제1 단의 주파수 오프셋 추정부에서 주파수 오프셋이 보상된 신호에 대하여 주파수 오프셋을 보상하는 주파수 오프셋 보상기를 포함하다.The frequency offset estimation unit of the second stage may include: a symbol extractor that extracts a symbol for each path of a signal whose frequency offset is compensated by the frequency offset estimation unit of the first stage; A phase corrector for extracting the complex and obtaining a complex phase difference between adjacent symbols by the number of phase difference estimation symbol intervals; A phase difference adder for obtaining a sum of complex phase differences between symbols of a corresponding path by the number of phase difference estimation symbol intervals; A phase difference averager that obtains an average of the sum of phase differences between symbols by the number of phase difference estimated symbol intervals for the entire path; A phase difference detector for estimating a phase difference from the average value of the complex phase differences; A frequency estimator for converting the estimated phase difference into a frequency offset; And a frequency offset compensator configured to compensate the frequency offset with respect to the signal whose frequency offset is compensated in the frequency offset estimator of the first stage through the converted frequency offset.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 근거리 무선 패킷 통신 시스템을 위한 주파수 오프셋 추정 장치 및 그 방법에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, an apparatus and method for frequency offset estimation for a short range wireless packet communication system according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CCK(Complementary Code Keying) 방식의 무선 LAN 시스템에서 복조기 구조 및 주파수 오프셋 추정기의 위치 및 기능을 설명하기 위한 도면이다.1 is a view for explaining the structure and position of the demodulator structure and the frequency offset estimator in a wireless LAN system of the CCK (Complementary Code Keying) method according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 CCK 방식의 무선 LAN 시스템에서 복조기 구조 및 주파수 오프셋 추정기는, 수신 패킷 신호는 증폭기(11)에 의해 증폭된 후, 아날로그/디지털 변환기(ADC: 12)를 통해 디지털 신호로 변환되며, 이때, 상기 디지털 신호는 자동이득 제어부(13)의 의해 제어되게 된다.Referring to FIG. 1, in a CCK-type wireless LAN system according to an embodiment of the present invention, a demodulator structure and a frequency offset estimator include an analog / digital converter (ADC) 12 after a received packet signal is amplified by an amplifier 11. Is converted into a digital signal by using the automatic gain control unit 13.

또한, 상기 수신 패킷 신호는 신호 검출부(14)에 의해 검출된 인에이블(Enable) 신호에 의해 상기 다중경로 획득부(15)가 동작되어 디지털 신호로부터 다중경로 여부를 확인하게 되고, 이후, 주파수 오프셋 추정부(16)에 의해 다중경로에 대해 수신 패킷 신호의 주파수 오프셋을 추정하게 된다.In addition, the multi-path acquiring unit 15 is operated by the enable signal detected by the signal detector 14 to check whether the received packet signal is multi-path from the digital signal. The estimator 16 estimates the frequency offset of the received packet signal for the multipath.

이후, 상기 주파수 오프셋이 추정된 신호 성분과 상기 디지털 신호를 곱셈기(17)를 통해 곱하여 복조기(20)로 입력되는데, 채널 정합 필터(Channel Matched Filter: CMF)(21), 스위치(22) 및 판정 궤환 등화기(Decision Feedback Equalizer: DFE)(23)로 이루어지는 복조기(20)는 복조 알고리즘을 사용하여 다운 샘플링(Down sampling)을 통해 수신 패킷 신호에 대해 복조 과정을 거치게 된다. 이 때, 복조기(20)는 채널 계수 추정부(18)에서 디지털 신호에 대해 채널 계수를 사용하여 복조 과정을 수행한다.Thereafter, the frequency offset is input to the demodulator 20 by multiplying the estimated signal component with the digital signal through a multiplier 17, which is a channel matched filter (CMF) 21, a switch 22 and a determination. The demodulator 20 including a feedback feedback equalizer (DFE) 23 undergoes a demodulation process on the received packet signal through down sampling using a demodulation algorithm. At this time, the demodulator 20 performs a demodulation process using the channel coefficients for the digital signal in the channel coefficient estimator 18.

본 발명의 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 알고리즘은 CCK(Complementary Code Keying) 방식의 WLAN 시스템에서 수신 패킷의 심볼간의 평균 주파수 오프셋을 측정하고, 이에 대한 보상을 수행하는 구조로 되어 있다. 이는 송신된 동일한 두 심볼들이 연속해서 채널을 거치게 되면, 두 개의 심볼은 거의 동일한 주파수 오프셋을 갖게 되기 때문에 확산 신호 생성에 적용한 PN 코드(code)로 디스프레딩 과정을 통해 각 심볼간 위상 오프셋(phase offset)을 찾고, 이 위상 오프셋으로부터 주파수 오프셋을 추정해 수신 패킷에 대한 주파수 오프셋을 보상해줄 수 있다.The frequency offset estimation algorithm according to an embodiment of the present invention has a structure of measuring average frequency offset between symbols of a received packet in a WLAN system of a complementary code keying (CCK) scheme and performing compensation for it. This means that if two transmitted identical symbols pass through the channel, the two symbols will have almost the same frequency offset, so the PN code applied to the spread signal generation will be spread out. offset) and estimate the frequency offset from this phase offset to compensate for the frequency offset for the received packet.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 송신 신호 및 채널을 고려한 주파수 오프셋에 의한 수신 신호 모델을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram illustrating a received signal model based on a frequency offset in consideration of a transmission signal and a channel according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 먼저, 송신부(25)에서 송신된 패킷(

Figure 112006037641708-pat00001
)을 다음의 [수학식 1]과 [수학식 2]와 같이 설계한다고 가정한다.Referring to FIG. 2, first, a packet transmitted from the transmitter 25 (
Figure 112006037641708-pat00001
) Is designed as shown in [Equation 1] and [Equation 2] below.

Figure 112003050050726-pat00002
,
Figure 112003050050726-pat00002
,

여기서,

Figure 112003050050726-pat00003
은 샘플 인덱스(sample index)를 나타낸다.here,
Figure 112003050050726-pat00003
Represents a sample index.

Figure 112003050050726-pat00004
Figure 112003050050726-pat00004

여기서,

Figure 112003050050726-pat00005
은 송신 패킷의 총 샘플 수를 나타낸다.here,
Figure 112003050050726-pat00005
Represents the total number of samples of the transmission packet.

그러면, 채널을 거친 송신 패킷(

Figure 112006037641708-pat00006
)은 다음과 같이 [수학식 3]과 같은 형태로 수신기(28)에 수신된다. 즉, 채널에 의해 발생한 주파수 오프셋에 의해 변형된 송신 패킷 벡터 신호(Tf[n])은,The outgoing packet across the channel is then
Figure 112006037641708-pat00006
) Is received by the receiver 28 in the form as shown in [Equation 3] as follows. That is, the transmission packet vector signal T f [n] modified by the frequency offset generated by the channel is

Figure 112003050050726-pat00007
,
Figure 112003050050726-pat00007
,

이 되는데,

Figure 112003050050726-pat00008
이고,
Figure 112003050050726-pat00009
는 샘플 인덱스(sample index)이다. 따라서 상기 수신기(28)에서의 수신 패킷( R ( n ))은,This is
Figure 112003050050726-pat00008
ego,
Figure 112003050050726-pat00009
Is a sample index. Therefore, the received packet R ( n ) at the receiver 28 is

Figure 112003050050726-pat00010
Figure 112003050050726-pat00010

와 같은 형태가 되는데, 여기서, 반송파 주파수(

Figure 112006037641708-pat00011
)는 신호의 과도-샘플링 인수(over-sampling factor:
Figure 112006037641708-pat00012
)와 패킷의 전송 속도를 곱한 값이고, W[n]은 부가적인 백색 가우시안 잡음(AWGN: Additive White Gaussian Noise)을 나타낸다. 상기 수신기(28)에서는 이러한 수신 패킷들( R ( n ))이 페이딩(fading) 채널에 의해 다중경로로 수신되며, 각 경로들에 대한 주파수 오프셋의 평균값 추정이 이루어져야 한다. 도 2에서, 도면부호 26은 채널에 의해 발생한 주파수 오프셋 성분을 나타내며, 도면부호 27은 송신 패킷 신호 벡터(
Figure 112006037641708-pat00013
) 및 부가적인 백색 가우시안 잡음 벡터 W(n)가 더해지는 가산기를 나타낸다.It looks like this, where the carrier frequency (
Figure 112006037641708-pat00011
) Is the over-sampling factor of the signal.
Figure 112006037641708-pat00012
Multiplied by the transmission rate of the packet, and W [n] represents Additive White Gaussian Noise (AWGN). In the receiver 28, these received packets R ( n ) are received in a multipath by a fading channel, and an average value estimation of frequency offsets for each path should be made. In Fig. 2, reference numeral 26 denotes a frequency offset component generated by a channel, and reference numeral 27 denotes a transmission packet signal vector (
Figure 112006037641708-pat00013
) And an additional white Gaussian noise vector W (n).

전술한 바와 같이, 송신기(25)와 수신기(28)는 동일한 주파수를 발생하는 발진기로 동작하지만, 실제 송신 및 수신 과정에서는 각각의 송신 및 수신 기간동안 상기 발진기의 주파수 불안정에 의해 주파수 오프셋이 발생할 수 있고, 또한, 페이딩 채널에서의 도플러 효과(Doppler shift) 현상에 의해서도 주파수 오프셋이 발생할 수 있다.As described above, the transmitter 25 and the receiver 28 operate as oscillators generating the same frequency, but in actual transmission and reception processes, frequency offset may occur due to frequency instability of the oscillator during each transmission and reception period. In addition, the frequency offset may also occur due to the Doppler shift phenomenon in the fading channel.

이러한 주파수 오프셋은 수신기(28)에서의 정확한 신호 복조를 어렵게 만드는 요인으로 작용하며, 이로 인해, 수신기(28)에서는 이러한 주파수 오프셋 현상을 보상해주는 알고리즘이 필요하게 된다. 이때, 주파수 오프셋 추정 알고리즘은 상기 주파수 오프셋을 추정하고, 추정된 주파수 오프셋을 통해 수신 신호의 주파수 오프셋을 최소화하는 과정을 수행한다.This frequency offset acts as a factor in making accurate signal demodulation at the receiver 28 difficult, and therefore, the receiver 28 needs an algorithm to compensate for this frequency offset phenomenon. In this case, the frequency offset estimation algorithm estimates the frequency offset and performs a process of minimizing the frequency offset of the received signal through the estimated frequency offset.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 CCK 방식의 무선 LAN 시스템을 위한 주파수 오프셋 추정기의 구조를 나타내는 도면이다.3 is a diagram illustrating a structure of a frequency offset estimator for a CCK wireless LAN system according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따르면 2단계의 주파수 오프셋 추정이 이루어지며, 수신 신호 r ( n )에 대해, 제1단의 주파수 오프셋 추정기로부터 보상된 신호

Figure 112003050050726-pat00014
및 제2단의 주파수 오프셋 추정기로부터 보상된 신호
Figure 112003050050726-pat00015
가 출력되게 된다.Referring to FIG. 3, according to an embodiment of the present invention, two frequency offset estimation is performed, and a signal compensated from the frequency offset estimator of the first stage with respect to the received signal r ( n ) .
Figure 112003050050726-pat00014
And a signal compensated from the frequency offset estimator of the second stage
Figure 112003050050726-pat00015
Will be output.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정기는 수신 신호 r ( n )에 대해, 먼저 제1단에서는 제1 경로(310) 내지 제K 경로(320)를 통해 각각의 바커 코드 디스프레더(311)에 의해 수신 신호의 프리앰블 구간에 대해 해당 경로별로 역확산 과정으로

Figure 112003050050726-pat00016
개의 심볼을 추출하게 되며, 위상 수집부(315)에 의해 해당 경로별로 추출된 소정 개수의 심볼에 대해 인접 심볼간 복소수 위상차를 구하게 된다.As shown in FIG. 3, the frequency offset estimator according to the embodiment of the present invention, for the received signal r ( n ) , first through the first path 310 to the K-th path 320 in the first stage, respectively. The barker code spreader 311 performs a despreading process for each path in the preamble section of the received signal.
Figure 112003050050726-pat00016
Symbols are extracted, and a complex phase difference between adjacent symbols is obtained for a predetermined number of symbols extracted for each path by the phase collector 315.

또한, 위상차 합산기(316)에 의해 상기 해당 경로의 심볼간 복소수 위상차의 합을 각각 구하게 되며, 위상차 평균기(321)에 의해 전체 경로에 대해 심볼간 위상 차의 합의 평균을 구하게 된다.In addition, the sum of the complex phase differences between the symbols of the corresponding path is calculated by the phase difference adder 316, and the average of the sum of the phase differences between the symbols is calculated for the entire path by the phase difference averager 321.

또한, 위상차 검출부(322)에 의해 상기 복소수 위상차의 평균값으로부터 위상차를 추정하게 되고, 주파수 추정부(323)에 의해 상기 추정한 위상차를 주파수 오프셋으로 변환하고, 이후 수치 제어 발진기(Numerically Controlled Oscillator: NCO)(324)에 의해 상기 추정한 주파수 오프셋을 통해서 상기 수신 신호에 대해 주파수 오프셋을 대략적으로 보상하게 된다.In addition, the phase difference detector 322 estimates the phase difference from the average value of the complex phase difference, and the frequency estimation unit 323 converts the estimated phase difference into a frequency offset, and then a numerically controlled oscillator (NCO). 324 approximately compensates for the frequency offset with respect to the received signal through the estimated frequency offset.

한편, 제2단의 주파수 오프셋 추정기는 바커 코드 디스프레더(331), 위상 수집부(337), 위상차 합산기(338), 위상차 평균기(341), 위상차 검출부(342), 주파수 추정부(343) 및 NCO(344)로 이루어지며, 제1 경로(330) 내지 제K 경로(340)를 통해 전술한 제1단의 구성요소들과 유사한 동작을 하게 된다. 여기서, 미설명된 도면부호 313 및 335는 각각 복소수로 변환된 위상을 나타내고, 도면부호 314, 325, 336, 345는 곱셈기를 나타내며, 도면부호 312는 제1 심볼 구간의 지연, 도면부호 332, 333 및 334는 L개의 심볼 구간의 지연을 나타낸다.The frequency offset estimator of the second stage includes a Barker code spreader 331, a phase collector 337, a phase difference adder 338, a phase difference averager 341, a phase difference detector 342, and a frequency estimator 343. ) And NCO 344, and operate similar to the above-described components of the first stage through the first path 330 to the K-th path 340. Here, reference numerals 313 and 335, which are not described, denote complex phases, respectively, reference numerals 314, 325, 336, and 345 denote multipliers, and reference numeral 312 denotes delay of the first symbol interval, reference numerals 332, 333. And 334 represents a delay of L symbol intervals.

본 발명의 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 방법은 수신된 신호( r ( n ))에 대하여 2 단계의 주파수 오프셋 추정 및 보상 과정을 수행하게 되는데, 도 3을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.The frequency offset estimation method according to an embodiment of the present invention performs a two-step frequency offset estimation and compensation process on the received signal r ( n ), which will be described in detail with reference to FIG. 3.

먼저, 제1단의 주파수 오프셋 추정 장치의 동작을 살펴보면, 상기 수신 신호( r(n))의 프리앰블 구간에 대해 상기 바커 코드 디스프레더(311)에 의해 각 경로별로 역확산 과정으로 심볼을 추출해 낸다. First, referring to the operation of the frequency offset estimation apparatus of the first stage, the symbol is extracted by the decoupling process for each path by the Barker code spreader 311 for the preamble section of the received signal r ( n ) . .

Figure 112003050050726-pat00017
Figure 112003050050726-pat00017

여기서,

Figure 112003050050726-pat00018
는 k번째 다중경로의 지연 시간을 의미하고,
Figure 112003050050726-pat00019
은 11-칩(chip)에 해당하는 심볼 주기, K는 총 경로수를 의미한다. 또한,
Figure 112003050050726-pat00020
는 11-칩 바커 코드(Barker code) 시퀀스를 나타낸다. 이와 같이, 해당 경로별로
Figure 112003050050726-pat00021
개의 심볼을 추출하고, 인접 심볼간 위상차를 전체 경로에 대하여 평균하면 다음과 같다.here,
Figure 112003050050726-pat00018
Is the delay time of the kth multipath,
Figure 112003050050726-pat00019
Denotes a symbol period corresponding to an 11-chip, and K denotes a total number of paths. Also,
Figure 112003050050726-pat00020
Denotes an 11-chip Barker code sequence. Like this,
Figure 112003050050726-pat00021
Symbols are extracted and the phase difference between adjacent symbols is averaged over the entire path as follows.

Figure 112003050050726-pat00022
Figure 112003050050726-pat00022

여기서,

Figure 112003050050726-pat00023
는 k번째 경로의 N개 심볼에 대한 위상차의 합을 의미하며,
Figure 112003050050726-pat00024
는 K개의 모든 경로에 대한 위상차의 평균을 의미한다. 상기
Figure 112003050050726-pat00025
값은 프리앰블 구간의 심볼, 즉, DBSPK(Differential BPSK) 심볼간 위상차의 합이 되는데, 상기 주파수 오프셋에 의해 영향을 받은 정확한 위상차를 추정하기 위해서, 성상도 상의 두 심볼 위치 중 하나는 π만큼의 위상 보정(Phase Correction)이 이루어져야 한다. 이러한 위상 보정을 적용한 수학식 6의 결과는 복소수 값을 갖는 위상차가 되며, 이러한 복소수 결과로부터 다음과 같이 위상차를 추정하게 된다.here,
Figure 112003050050726-pat00023
Is the sum of the phase differences for the N symbols of the k-th path,
Figure 112003050050726-pat00024
Denotes an average of phase differences for all K paths. remind
Figure 112003050050726-pat00025
The value is the sum of the phase differences between the symbols in the preamble interval, that is, the differential BPSK (DBSPK) symbols. In order to estimate the exact phase difference affected by the frequency offset, one of the two symbol positions in the constellation is equal to π phases. Phase correction should be made. The result of Equation 6 to which the phase correction is applied becomes a phase difference having a complex value, and the phase difference is estimated from the complex result as follows.

Figure 112003050050726-pat00026
Figure 112003050050726-pat00026

이렇게 추정한 위상차를 주파수 오프셋으로 변환하면,If the estimated phase difference is converted to a frequency offset,

Figure 112003050050726-pat00027
Figure 112003050050726-pat00027

와 같은 값을 얻게 된다. 여기서,

Figure 112003050050726-pat00028
는 11-칩 구간에 해당하는 한 개의 심볼 주기를 의미한다. 상기 수학식 8과 같이 추정한 주파수 오프셋을 통해, 제1단에서는 최종적으로 수신 신호에 대해 주파수 오프셋 보상 과정을 수행하게 된다.You get the same value as here,
Figure 112003050050726-pat00028
Denotes one symbol period corresponding to the 11-chip interval. Through the frequency offset estimated as shown in Equation 8, the first stage finally performs a frequency offset compensation process on the received signal.

Figure 112003050050726-pat00029
Figure 112003050050726-pat00029

다음으로, 제2단에서는 수학식 9의

Figure 112003050050726-pat00030
만큼 주파수 오프셋이 보상된 신호
Figure 112003050050726-pat00031
에 대하여, 수학식 5의 방식과 같이 역확산 과정을 수행하여 심볼을 추출해 낸다.Next, in the second stage,
Figure 112003050050726-pat00030
Signal with frequency offset compensated for
Figure 112003050050726-pat00031
For, extract the symbol by performing the despreading process as in the equation (5).

Figure 112003050050726-pat00032
Figure 112003050050726-pat00032

따라서 상기 수학식 10과 같은 방식으로, N'개의 심볼을 추출하고 L(L < N') 개의 심볼간 위상차를 구한 후, K개의 전체 경로에 대하여 위상차의 평균을 구하면 다음과 같다.Therefore, in the same manner as in Equation 10, after N 'symbols are extracted and L (L <N') phase differences between symbols are obtained, the average of the phase differences over K total paths is as follows.

Figure 112003050050726-pat00033
Figure 112003050050726-pat00033

이때, 수학식 6과 마찬가지로,

Figure 112003050050726-pat00034
는 위상 보정된 k번째 경로의 L개 심볼간 복소수 위상차의 합을 의미하며,
Figure 112003050050726-pat00035
는 K개의 모든 경로에 대한 L개 심볼간 위상차의 평균을 의미한다.At this time, as in Equation 6,
Figure 112003050050726-pat00034
Denotes the sum of the complex phase differences between the L symbols of the k-th path with phase correction,
Figure 112003050050726-pat00035
Denotes an average of phase differences between L symbols for all K paths.

따라서 수학식 11의 평균화된 복소수 위상차로부터 제1단의 수학식 7과 같이 위상차를 추정한다.Therefore, the phase difference is estimated from the averaged complex phase difference of Equation 11 as shown in Equation 7 of the first stage.

Figure 112003050050726-pat00036
Figure 112003050050726-pat00036

이렇게 추정한 위상차를 주파수 오프셋으로 변환하고, 이를 제1단으로부터 보상된 신호

Figure 112003050050726-pat00037
에 대하여 다음과 같이 주파수 오프셋 보상 과정을 수행한다.The phase difference thus estimated is converted into a frequency offset, which is compensated from the first stage.
Figure 112003050050726-pat00037
For the frequency offset compensation process is performed as follows.

Figure 112003050050726-pat00038
Figure 112003050050726-pat00038

여기서,

Figure 112003050050726-pat00039
는 11-칩 구간에 해당되는 L개의 심볼 주기를 의미한다. 따라서 수학식 13의
Figure 112003050050726-pat00040
은 수신 신호 r ( n )이 2단계의 주파수 오프셋 추정 알고리즘을 통해 보상된 최종 형태가 된다.here,
Figure 112003050050726-pat00039
Denotes L symbol periods corresponding to 11-chip intervals. Therefore, the equation
Figure 112003050050726-pat00040
Is the final form in which the received signal r ( n ) is compensated through a two-step frequency offset estimation algorithm.

전술한 바와 같이, 상기 주파수 오프셋 추정 알고리즘이 2단계로 나뉘는 이유는 제1단에서 적은 추정 심볼 구간(N) 동안 대략 추정(coarse estimation)을 통해, 큰 주파수 오프셋 부분을 줄여주는 역할을 수행하고, 제2단에서는 보다 정밀한 미세 추정(fine estimation)을 수행하여 주파수 오프셋을 최소화하는 기능을 설계하기 위한 것이다.As described above, the reason why the frequency offset estimation algorithm is divided into two stages is to reduce the large frequency offset portion through coarse estimation during the small estimated symbol interval N in the first stage. The second stage is to design a function of minimizing the frequency offset by performing more precise fine estimation.

따라서 제1단에서의 추정 심볼 수(N)보다는 제2단에서의 추정 심볼 수(N')가 더 큰 값을 갖게 되며, 또한 제2단의 위상차 추정 심볼 간격(L)의 값을 조절함에 따라 위상차의 평균 회수에도 영향을 주게 된다. 이러한 점을 감안하여, 잉여(Residual) 주파수 오프셋이 최소화될 수 있도록 제1단에서의 추정 심볼 수(N), 제2단에서의 추정 심볼 수(N') 및 제2단의 위상차 추정 심볼 간격(L)의 선택이 필수적이다.Therefore, the estimated number of symbols N 'in the second stage has a larger value than the estimated number of symbols N in the first stage, and also controls the value of the phase difference estimation symbol interval L in the second stage. This also affects the average number of phase differences. In view of this, the estimated number of symbols N in the first stage, the estimated number of symbols N 'in the second stage, and the phase difference estimation symbol spacing in the second stage so that the residual frequency offset can be minimized. The choice of (L) is essential.

한편, 도 4는 본 발명에 따른 CCK 방식의 무선 LAN 시스템을 위한 주파수 오프셋 추정 알고리즘의 성능 분석도로서, 본 발명에 따른 주파수 오프셋 추정 알고리즘의 성능 분석을 위해, 120㎑의 주파수 오프셋을 수신 패킷에 부여하고, 설정한 주파수 오프셋과 알고리즘을 통해 추정한 주파수 오프셋과의 평균 주파수 오류를 ㎐ 단위로 나타내고 있다. 2-칩의 경로 지연을 갖는 2개의 다중경로를 설정하여, 제1단과 제2단에서 경로별로 2번의 추정 과정을 수행하도록 하고, 제1단에서의 추정 심볼 수를 3으로 설정하고, 제2단에서의 심볼 수를 11로 설정하였다. 또한, 상 기 제2단에서의 위상 에러 추정 심볼 구간을 5개 심볼로 설정하여, 6번의 평균화 과정을 수행하도록 하였다.4 is a performance analysis diagram of a frequency offset estimation algorithm for a CCK wireless LAN system according to the present invention. In order to analyze the performance of the frequency offset estimation algorithm according to the present invention, a frequency offset of 120 kHz is applied to a received packet. The average frequency error between the frequency offset set and the frequency offset estimated by the algorithm is expressed in ㎐ units. By setting two multipaths with 2-chip path delays, two estimation processes are performed for each path in the first and second stages, and the number of estimated symbols in the first stage is set to 3, and the second The number of symbols at the stage was set to 11. In addition, the phase error estimation symbol interval in the second stage is set to five symbols to perform six averaging processes.

결국, 도 4의 성능 곡선에 도시된 바와 같이, SNR이 향상될수록 추정 주파수 오프셋 값이 부여한 주파수 오프셋에 근접하는 추세를 알 수 있고, SNR이 12㏈에서는 잉여 주파수 오프셋이 평균적으로 약 1.4㎑이 됨을 알 수 있다. 이러한 정도의 주파수 오프셋은 복조 과정에서의 위상 추적 알고리즘을 통해 극복할 수 있는 에러로서, 만일 적용되는 추정 심볼 수를 증가시키면, 더욱 정밀한 추정이 이루어질 수 있다.As a result, as shown in the performance curve of FIG. 4, it can be seen that as the SNR improves, a trend closer to the frequency offset given by the estimated frequency offset value is obtained. Able to know. This degree of frequency offset is an error that can be overcome by the phase tracking algorithm in the demodulation process. If the estimated number of symbols applied is increased, more accurate estimation can be made.

한편, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 주파수 오프셋 추정 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 판독 가능한 형태로 기록 매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.Meanwhile, the frequency offset estimation method according to an embodiment of the present invention as described above is implemented as a program and stored in a recording medium (CD-ROM, RAM, ROM, floppy disk, hard disk, magneto-optical disk, etc.) in a computer-readable form. Can be.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 그 외의 다양한 변경이나 변형이 가능하다. Although the preferred embodiment of the present invention has been described in detail above, the present invention is not limited thereto, and various other changes and modifications are possible.

본 발명에 따르면, CCK 방식의 무선 LAN 시스템의 수신기에서의 정확한 신호 복조 과정에서 성능을 유지할 수 있고, 구현의 복잡도를 간소화시킬 수 있다.According to the present invention, performance can be maintained in the accurate signal demodulation process in the receiver of the CCK-type wireless LAN system, and the complexity of the implementation can be simplified.

Claims (10)

CCK(Complementary Code Keying) 방식의 무선 LAN 시스템을 위한 주파수 오프셋 추정 방법에 있어서,In the frequency offset estimation method for a wireless LAN system of the CCK (Complementary Code Keying) method, a) 다중경로로 수신되는 신호로부터 해당 경로별로 복수 개의 심볼을 추출하고, 상기 추출된 인접 심볼간에 추정된 위상차에 따라 추정되는 주파수 오프셋으로 상기 수신 신호에 대해 제1 단의 보상을 수행하는 단계; 및a) extracting a plurality of symbols for respective paths from a signal received in a multipath, and performing a first stage compensation on the received signal with a frequency offset estimated according to an estimated phase difference between the extracted adjacent symbols; And b) 상기 제1 단의 보상이 수행된 신호로부터 해당 경로별로 복수 개의 심볼을 추출하고, 위상차 심볼 추정 간격 개수만큼의 인접 심볼간에 추정된 위상차에 따라 추정되는 주파수 오프셋으로 상기 제1 단의 보상이 수행된 신호에 대해 제2 단의 보상을 수행하는 단계b) extracting a plurality of symbols for each path from the signal on which the compensation of the first stage is performed, and compensating the first stage with a frequency offset estimated according to the estimated phase difference between adjacent symbols by the number of phase difference symbol estimation intervals; Performing a second stage compensation on the performed signal 를 포함하는 주파수 오프셋 추정 방법.Frequency offset estimation method comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 a) 단계는,Step a) is 상기 수신 신호의 프리앰블 구간에 대해 해당 경로별로 심볼을 추출하는 단계;Extracting a symbol for each corresponding path in the preamble section of the received signal; 해당 경로별로 추출된 상기 복수 개의 심볼에 대해 인접 심볼간 복소수 위상차를 구하는 단계;Obtaining a complex phase difference between adjacent symbols of the plurality of symbols extracted for each path; 상기 해당 경로의 심볼간 복소수 위상차의 합을 각각 구하는 단계;Obtaining a sum of complex phase differences between symbols of the corresponding paths; 전체 경로에 대해 심볼간 위상차의 합의 평균을 구하는 단계;Obtaining an average of a sum of phase differences between symbols over an entire path; 상기 복소수 위상차의 평균값으로부터 위상차를 추정하는 단계;Estimating a phase difference from the average value of the complex phase difference; 상기 추정한 위상차를 주파수 오프셋으로 변환하는 단계; 및Converting the estimated phase difference into a frequency offset; And 상기 변환된 주파수 오프셋을 통해 상기 수신 신호에 대한 주파수 오프셋 보상을 수행하는 단계Performing frequency offset compensation on the received signal through the converted frequency offset 를 포함하는 주파수 오프셋 추정 방법.Frequency offset estimation method comprising a. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 b) 단계는,B), 상기 제1 단의 보상이 수행된 신호에 대하여, 해당 경로별로 심볼을 추출하는 단계;Extracting a symbol for each corresponding path with respect to the signal on which the compensation of the first stage is performed; 상기 심볼을 추출한 후, 상기 위상차 추정 심볼 간격 개수만큼 인접 심볼간 복소수 위상차를 구하는 단계;Extracting the symbol and obtaining a complex phase difference between adjacent symbols by the number of phase difference estimation symbol intervals; 상기 위상차 추정 심볼 간격 개수만큼 해당 경로의 심볼간 복소수 위상차의 합을 각각 구하는 단계;Obtaining a sum of complex phase differences between symbols of a corresponding path by the number of phase difference estimation symbol intervals; 전체 경로에 대해 위상차 추정 심볼 간격 개수만큼 심볼간 위상차의 합의 평균을 구하는 단계;Calculating an average of a sum of phase differences between symbols by the number of phase difference estimated symbol intervals for the entire path; 상기 복소수 위상차의 평균값으로부터 위상차를 추정하는 단계;Estimating a phase difference from the average value of the complex phase difference; 상기 추정한 위상차를 주파수 오프셋으로 변환하는 단계; 및Converting the estimated phase difference into a frequency offset; And 상기 변환된 주파수 오프셋을 통해 상기 제1 단의 보상이 수행된 신호에 대한 주파수 오프셋 보상을 수행하는 단계Performing frequency offset compensation on the signal on which the compensation of the first stage is performed through the converted frequency offset 를 포함하는 주파수 오프셋 추정 방법.Frequency offset estimation method comprising a. 제2항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 상기 추출되는 심볼은 해당 경로별로 역확산 과정에 의해 심볼이 추출되는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 방법.The extracted symbol is a frequency offset estimation method characterized in that the symbol is extracted by the process of despreading for each path. 제2항 또는 제3항에 있어서,The method according to claim 2 or 3, 상기 위상차의 합은 프리앰블 구간의 DBSPK(Differential BPSK) 심볼간 위상차의 합인 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 방법.And the sum of the phase differences is a sum of phase differences between differential BPSK (DBSPK) symbols in a preamble section. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 a) 단계에서의 추정 심볼 수보다 상기 b) 단계에서의 추정 심볼 수가 더 큰 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 방법.And the estimated number of symbols in step b) is greater than the estimated number of symbols in step a). 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 b) 단계에서, 상기 위상차 추정 심볼 간격의 값에 따라 상기 위상차의 평균 회수가 조절되는 것을 특징으로 하는 주파수 오프셋 추정 방법.And in step b), the average number of phase differences is adjusted according to the value of the phase difference estimation symbol interval. CCK(Complementary Code Keying) 방식의 무선 LAN 시스템을 위한 주파수 오프셋 추정 장치에 있어서,In the frequency offset estimation apparatus for a wireless LAN system of CCK (Complementary Code Keying) method, 다중경로로 수신되는 신호로부터 해당 경로별로 복수 개의 심볼을 추출하고, 상기 추출된 인접 심볼간에 추정된 위상차에 따라 추정되는 주파수 오프셋으로 상기 수신 신호에 대한 보상을 수행하는 제1 단의 주파수 오프셋 추정부; 및A frequency offset estimator of a first stage that extracts a plurality of symbols for each corresponding path from a signal received in a multipath and compensates for the received signal with a frequency offset estimated according to the estimated phase difference between the extracted adjacent symbols. ; And 상기 제1 단의 주파수 오프셋 추정부에서 주파수 오프셋이 보상된 신호로부터 해당 경로별로 복수 개의 심볼을 추출하고, 위상차 심볼 추정 간격 개수만큼의 인접 심볼간에 추정된 위상차에 따라 추정되는 주파수 오프셋으로 상기 제1 단의 주파수 오프셋 추정부에서 주파수 오프셋이 보상된 신호에 대해 보상을 수행하는 제2 단의 주파수 오프셋 추정부The first frequency offset estimator extracts a plurality of symbols for each corresponding path from the signal whose frequency offset is compensated for, and uses the first frequency offset estimated according to the estimated phase difference between adjacent symbols by the number of phase difference symbol estimation intervals. The frequency offset estimator of the second stage which compensates the signal whose frequency offset is compensated in the frequency offset estimator of the stage 를 포함하는 주파수 오프셋 추정 장치.Frequency offset estimation apparatus comprising a. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 제1 단의 주파수 오프셋 추정부는,The frequency offset estimation unit of the first stage, 상기 수신 신호의 프리앰블 구간에 대해 해당 경로별로 추출하는 심볼 추출기;A symbol extractor for extracting the preamble section of the received signal for each corresponding path; 해당 경로별로 추출된 소정 개수의 심볼에 대해 인접 심볼간 복소수 위상차를 구하는 위상 보정기;A phase corrector for obtaining a complex phase difference between adjacent symbols for a predetermined number of symbols extracted for each path; 상기 해당 경로의 심볼간 복소수 위상차의 합을 각각 구하는 위상차 합산기;A phase difference adder for respectively calculating the sum of the complex phase differences between symbols of the corresponding paths; 전체 경로에 대해 심볼간 위상차의 합의 평균을 구하는 위상차 평균기;A phase difference averager for obtaining an average of a sum of phase differences between symbols over an entire path; 상기 복소수 위상차의 평균값으로부터 위상차를 추정하는 위상차 검출기;A phase difference detector for estimating a phase difference from the average value of the complex phase differences; 상기 추정한 위상차를 주파수 오프셋으로 변환하는 주파수 추정기; 및A frequency estimator for converting the estimated phase difference into a frequency offset; And 상기 변환된 주파수 오프셋을 통해, 상기 수신 신호에 대해 주파수 오프셋을 보상하는 주파수 오프셋 보상기A frequency offset compensator that compensates for the frequency offset with respect to the received signal through the converted frequency offset 를 포함하는 주파수 오프셋 추정 장치.Frequency offset estimation apparatus comprising a. 제8항에 있어서, The method of claim 8, 상기 제2 단의 주파수 오프셋 추정부는,The frequency offset estimation unit of the second stage, 상기 제1 단의 주파수 오프셋 추정부에서 주파수 오프셋이 보상된 신호에 대하여, 해당 경로별로 심볼을 추출하는 심볼 추출기;A symbol extractor for extracting a symbol for each path of a signal whose frequency offset is compensated by the frequency offset estimator of the first stage; 상기 심볼을 추출한 후, 상기 위상차 추정 심볼 간격 개수만큼 인접 심볼간 복소수 위상차를 구하는 위상 보정기;A phase corrector for extracting the complex and obtaining a complex phase difference between adjacent symbols by the number of phase difference estimation symbol intervals; 상기 위상차 추정 심볼 간격 개수만큼 해당 경로의 심볼간 복소수 위상차의 합을 각각 구하는 위상차 합산기;A phase difference adder for obtaining a sum of complex phase differences between symbols of a corresponding path by the number of phase difference estimation symbol intervals; 전체 경로에 대해 위상차 추정 심볼 간격 개수만큼 심볼간 위상차의 합의 평균을 구하는 위상차 평균기; A phase difference averager that obtains an average of the sum of phase differences between symbols by the number of phase difference estimated symbol intervals for the entire path; 상기 복소수 위상차의 평균값으로부터 위상차를 추정하는 위상차 검출기;A phase difference detector for estimating a phase difference from the average value of the complex phase differences; 상기 추정한 위상차를 주파수 오프셋으로 변환하는 주파수 추정기; 및A frequency estimator for converting the estimated phase difference into a frequency offset; And 상기 변환된 주파수 오프셋을 통해, 상기 제1 단의 주파수 오프셋 추정부에서 주파수 오프셋이 보상된 신호에 대하여 주파수 오프셋을 보상하는 주파수 오프셋 보상기A frequency offset compensator for compensating a frequency offset with respect to a signal whose frequency offset is compensated in the frequency offset estimator of the first stage through the converted frequency offset 를 포함하는 주파수 오프셋 추정 장치.Frequency offset estimation apparatus comprising a.
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